KR20240057156A - Vehicle battery charging system and battery charging method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 배터리 충전 시스템 및 이의 배터리 충전 방법을 개시한다. 이러한 본 명세서는 외부로부터의 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 온보드 차져, 제1 배터리 및 상기 제1 배터리보다 정격 전압이 낮은 제2 배터리를 포함하는 배터리 충전 시스템의 배터리 충전 방법에 있어서, 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 온보드 차져와 상기 제1 배터리 사이의 제1 스위치를 온(ON)시키고 상기 온보드 차져와 상기 제2 배터리 사이의 제2 스위치를 오프(OFF)시키는 제1 충전 모드로 동작하는 단계 및 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제1 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 제1 스위치를 오프(OFF)시키고 상기 제2 스위치를 온(ON)시키는 제2 충전 모드로 동작하는 단계를 포함하는 배터리 충전 방법을 제공한다.The present invention discloses a vehicle battery charging system and a battery charging method thereof. This specification relates to a battery charging method of a battery charging system including an onboard charger that converts AC voltage from the outside into DC voltage, a first battery, and a second battery with a lower rated voltage than the first battery, wherein the second battery When the voltage of the battery exceeds the first threshold, turn on the first switch between the onboard charger and the first battery and turn off the second switch between the onboard charger and the second battery. ) operating in a first charging mode and, when the voltage of the second battery does not exceed the first threshold, turning off the first switch and turning on the second switch. 2. Provides a battery charging method including operating in charging mode.

Figure P1020220137542
Figure P1020220137542

Description

차량용 배터리 충전 시스템 및 이의 배터리 충전 방법 {VEHICLE BATTERY CHARGING SYSTEM AND BATTERY CHARGING METHOD THEREOF}Vehicle battery charging system and its battery charging method {VEHICLE BATTERY CHARGING SYSTEM AND BATTERY CHARGING METHOD THEREOF}

본 발명은 차량용 배터리 충전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 OBC를 이용하여 배터리 충전을 위한 전력이 변환되는 차량용 배터리 충전 시스템 및 이의 배터리 충전 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle battery charging system, and more specifically, to a vehicle battery charging system in which power for battery charging is converted using OBC and a battery charging method thereof.

최근 환경에 대한 관심이 높아짐과 함께, 전기 모터를 동력원으로 구비한 친환경 차량이 증가하는 추세이다. 친환경 차량은 전동화 차량이라고도 하며, 대표적인 예로 하이브리드 자동차(HEV: Hybrid Electric Vehicle)나 전기차(EV: Electric Vehicle)를 들 수 있다. Recently, as interest in the environment has increased, the number of eco-friendly vehicles equipped with electric motors as a power source is increasing. Eco-friendly vehicles are also called electric vehicles, and representative examples include hybrid vehicles (HEV: Hybrid Electric Vehicle) or electric vehicles (EV: Electric Vehicle).

일반적으로, 소형 또는 경형 전기차는 원가 경쟁력이 가장 중요한 항목이며, 고전압 배터리뿐만 아니라 전력 전자(Power Electronics, PE) 부품의 원가 절감이 매우 중요하다. 한편, 고전압 전력 전자 부품 중에서 가장 가격이 비싼 부품은 고전압 배터리이며, 고전압 배터리의 용량을 최소화해야 전력 전자 부품의 가격을 낮출 수 있지만, 고전압 배터리의 용량이 감소하는 경우 전기차의 주행거리가 감소할 뿐만 아니라 모터 및 인버터의 출력 또한 감소하게 된다. In general, cost competitiveness is the most important item for small or light electric vehicles, and cost reduction of power electronics (PE) components as well as high-voltage batteries is very important. Meanwhile, the most expensive component among high-voltage power electronic components is the high-voltage battery. The price of power electronic components can be reduced by minimizing the capacity of the high-voltage battery, but if the capacity of the high-voltage battery is reduced, the driving range of the electric vehicle will also decrease. In addition, the output of the motor and inverter also decreases.

최근에는 전기차의 차량 가격을 최소화하기 위해 배터리의 용량을 줄이고, 전압을 낮추는 방향으로 검토가 진행되고 있으며, 현재 차량 가격을 최소화하기 위해 48V급 시스템으로 구성된 전기차도 개발이 진행되고 있다. Recently, in order to minimize the price of electric vehicles, consideration is being given to reducing the battery capacity and lowering the voltage. Currently, electric vehicles consisting of a 48V system are also being developed to minimize the price of the vehicle.

한편, 48V의 메인 배터리를 이용하여 전장부하를 구동하기 위한 12V 보조 배터티를 충전할 수 있으며, 이를 위해서는 LDC(Low voltage DC-DC Converter)를 이용하여 메인 배터리의 전압을 보조 배터리의 전압으로 변환하여야만 한다. 하지만, AC 전압이 OBC와 LDC를 거치면서 보조 배터리의 충전 효율이 감소하게 되는 문제점이 있다.Meanwhile, the 48V main battery can be used to charge the 12V auxiliary battery to drive the electric load. To do this, the voltage of the main battery is converted to the voltage of the auxiliary battery using an LDC (Low voltage DC-DC Converter). It must be done. However, there is a problem in that the charging efficiency of the auxiliary battery decreases as the AC voltage passes through OBC and LDC.

따라서, 본 기술분야에서는 충전 효율이 개선된 차량용 배터리 충전 시스템 이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, in this technical field, there is a demand for a vehicle battery charging system with improved charging efficiency.

한국등록특허 제10-2208523호, 2021년 01월 21일 등록(명칭: LDC 및 OBC 통합 모듈 장치)Korean Patent No. 10-2208523, registered on January 21, 2021 (name: LDC and OBC integrated module device) 한국등록특허 제10-2435023호, 2022년 08월 17일 등록(명칭: 차량용 배터리충전 제어 시스템)Korean Patent No. 10-2435023, registered on August 17, 2022 (name: Vehicle battery charging control system)

본 발명의 기술적 과제는 충전 효율이 개선된 차량용 배터리 충전 시스템 및 이의 배터리 충전 방법을 제공하기 위함에 있다.The technical object of the present invention is to provide a vehicle battery charging system with improved charging efficiency and a battery charging method thereof.

본 발명의 다른 기술적 과제는 외부 AC 전원을 이용하여 보조 배터리를 충전할 때, 전력 손실이 최소화될 수 있는 차량용 배터리 충전 시스템 및 이의 배터리 충전 방법을 제공하기 위함에 있다.Another technical object of the present invention is to provide a vehicle battery charging system and a battery charging method that can minimize power loss when charging an auxiliary battery using an external AC power source.

본 발명의 다른 기술적 과제는 메인 배터리와 보조 배터리의 충전을 효율적으로 관리할 수 있는 차량용 배터리 충전 시스템 및 이의 배터리 충전 방법을 제공하기 위함에 있다.Another technical object of the present invention is to provide a vehicle battery charging system and a battery charging method that can efficiently manage charging of the main battery and auxiliary battery.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 외부로부터의 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 온보드 차져, 제1 배터리 및 상기 제1 배터리보다 정격 전압이 낮은 제2 배터리를 포함하는 배터리 충전 시스템의 배터리 충전 방법은, 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 온보드 차져와 상기 제1 배터리 사이의 제1 스위치를 온(ON)시키고 상기 온보드 차져와 상기 제2 배터리 사이의 제2 스위치를 오프(OFF)시키는 제1 충전 모드로 동작하는 단계, 및 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제1 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 제1 스위치를 오프(OFF)시키고 상기 제2 스위치를 온(ON)시키는 제2 충전 모드로 동작하는 단계를 포함한다.Battery charging including an onboard charger that converts AC voltage from the outside into DC voltage, a first battery, and a second battery with a lower rated voltage than the first battery according to an embodiment of the present invention for realizing the above problem. The battery charging method of the system includes, when the voltage of the second battery exceeds the first threshold, turning on a first switch between the onboard charger and the first battery and turning on the first switch between the onboard charger and the second battery. operating in a first charging mode turning off a second switch between batteries, and when the voltage of the second battery does not exceed the first threshold, turning off the first switch; It includes operating in a second charging mode by turning on the second switch.

이 때, 상기 제2 충전 모드로 동작하는 단계는, 상기 제2 배터리의 전압이 제2 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제2 임계값을 초과하는 경우, 상기 제2 충전 모드에서 상기 제1 충전 모드로 전환하는 단계를 더 포함할 수 있다.At this time, operating in the second charging mode includes determining whether the voltage of the second battery exceeds the second threshold, and when the voltage of the second battery exceeds the second threshold. , It may further include switching from the second charging mode to the first charging mode.

이 때, 상기 제2 충전 모드로 동작하는 단계는, 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제2 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 제2 충전 모드를 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.At this time, operating in the second charging mode may further include maintaining the second charging mode when the voltage of the second battery does not exceed the second threshold.

이 때, 상기 제1 충전 모드로 동작하는 단계는, 상기 제1 배터리의 전압이 제3 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 제1 배터리의 전압이 상기 제3 임계값을 초과하는 경우, 충전을 종료하는 단계를 더 포함할 수 있다.At this time, operating in the first charging mode includes determining whether the voltage of the first battery exceeds the third threshold, and when the voltage of the first battery exceeds the third threshold. , may further include the step of terminating charging.

이 때, 상기 제1 충전 모드로 동작하는 단계는, 상기 제1 배터리의 전압이 상기 제3 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제1 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 제2 배터리의 전압과 상기 제1 임계값의 비교 결과에 따라 상기 제1 충전 모드로 전환하거나 상기 제2 충전 모드를 유지하는 단계를 더 포함할 수 있다.At this time, operating in the first charging mode includes determining whether the voltage of the second battery exceeds the first threshold when the voltage of the first battery does not exceed the third threshold. The method may further include switching to the first charging mode or maintaining the second charging mode according to a comparison result between the voltage of the second battery and the first threshold.

이 때, 상기 배터리 충전 방법은, 상기 제2 배터리의 전압이 제1 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계 이전에, 상기 제2 배터리 전압이 제4 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 제2 배터리 전압이 상기 제4 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리를 동시에 충전하는 제3 충전 모드로 동작하는 단계를 더 포함할 수 있다.At this time, the battery charging method includes determining whether the voltage of the second battery exceeds a fourth threshold before determining whether the voltage of the second battery exceeds a first threshold, and When the second battery voltage does not exceed the fourth threshold, the method may further include operating in a third charging mode for simultaneously charging the first battery and the second battery.

이 때, 상기 제3 충전 모드는, 상기 온보드 차져의 직류 변환부 1차측 스위치의 듀티비(duty ratio)인 제1 듀티비 및 제1 스위치와 제2 스위치 사이의 듀티비(duty ratio)인 제2 듀티비를 제어하여 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리를 동시에 충전할 수 있다. At this time, the third charging mode is a first duty ratio that is the duty ratio of the primary switch of the direct current converter of the onboard charger and a duty ratio that is the duty ratio between the first switch and the second switch. 2 The first battery and the second battery can be charged simultaneously by controlling the duty ratio.

이 때, 상기 배터리 충전 방법은, 상기 제2 배터리 전압이 상기 제4 임계값을 초과하는 경우, 상기 제2 배터리 전압이 상기 제1 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계를 수행하고, 상기 제2 배터리 전압과 상기 제1 임계값의 비교 결과에 따라 상기 제1 충전 모드 또는 상기 제2 충전 모드로 동작할 수 있다. At this time, the battery charging method includes, when the second battery voltage exceeds the fourth threshold, determining whether the second battery voltage exceeds the first threshold, and 2 It may operate in the first charging mode or the second charging mode depending on the comparison result between the battery voltage and the first threshold.

이 때, 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리는 서로 접지를 공유할 수 있다.At this time, the first battery and the second battery may share a ground.

이 때, 상기 제2 임계값은 상기 제1 임계값보다 크고, 상기 제4 임계값은 상기 제1 임계값보다 작을 수 있다.At this time, the second threshold value may be greater than the first threshold value, and the fourth threshold value may be less than the first threshold value.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 충전 시스템은 외부로부터의 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 온보드 차져, 제1 배터리, 상기 제1 배터리보다 정격 전압이 낮은 제2 배터리, 상기 온보드 차져와 상기 제1 배터리 사이의 제1 스위치, 상기 온보드 차져와 상기 제2 배터리 사이의 제2 스위치 및 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 제1 스위치를 온(ON)시키고 상기 제2 스위치를 오프(OFF)시키는 제1 충전 모드로 동작하고, 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제1 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 제1 스위치를 오프(OFF)시키고 상기 제2 스위치를 온(ON)시키는 제2 충전 모드로 동작하는 컨트롤러를 포함한다.In addition, a battery charging system according to an embodiment of the present invention includes an onboard charger that converts an external AC voltage into a DC voltage, a first battery, a second battery with a lower rated voltage than the first battery, the onboard charger, and the A first switch between the first battery, a second switch between the onboard charger and the second battery, and when the voltage of the second battery exceeds the first threshold, the first switch is turned on Operates in a first charging mode that turns off the second switch, and when the voltage of the second battery does not exceed the first threshold, turns off the first switch and turns off the second switch. Includes a controller that operates in the second charging mode to turn on.

이 때, 상기 컨트롤러는 상기 제2 충전 모드에서, 상기 제2 배터리의 전압이 제2 임계값을 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제2 임계값을 초과하는 경우, 상기 제1 충전 모드로 전환할 수 있다.At this time, in the second charging mode, the controller determines whether the voltage of the second battery exceeds the second threshold, and if the voltage of the second battery exceeds the second threshold, the controller determines whether the voltage of the second battery exceeds the second threshold. You can switch to the first charging mode.

이 때, 상기 컨트롤러는 상기 제2 충전 모드에서, 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제2 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 제2 충전 모드를 유지할 수 있다.At this time, the controller may maintain the second charging mode if the voltage of the second battery does not exceed the second threshold in the second charging mode.

이 때, 상기 컨트롤러는 상기 제1 충전 모드에서, 상기 제1 배터리의 전압이 제3 임계값을 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 제1 배터리의 전압이 상기 제3 임계값을 초과하는 경우, 충전을 종료할 수 있다.At this time, in the first charging mode, the controller determines whether the voltage of the first battery exceeds the third threshold, and when the voltage of the first battery exceeds the third threshold, charging can be terminated.

이 때, 상기 컨트롤러는 상기 제1 충전 모드에서, 상기 제1 배터리의 전압이 상기 제3 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제1 임계값을 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 제2 배터리의 전압과 상기 제1 임계값의 비교 결과에 따라 상기 제1 충전 모드로 전환하거나 상기 제2 충전 모드를 유지할 수 있다.At this time, in the first charging mode, if the voltage of the first battery does not exceed the third threshold, the controller determines whether the voltage of the second battery exceeds the first threshold and , the first charging mode may be switched or the second charging mode may be maintained according to a comparison result between the voltage of the second battery and the first threshold.

이 때, 상기 컨트롤러는, 상기 제2 배터리의 전압이 제1 임계값을 초과하는지 여부를 판단하기 이전에, 상기 제2 배터리 전압이 제4 임계값을 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 제2 배터리 전압이 상기 제4 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리를 동시에 충전하는 제3 충전 모드로 동작할 수 있다.At this time, before determining whether the voltage of the second battery exceeds the first threshold, the controller determines whether the voltage of the second battery exceeds the fourth threshold, and determines whether the voltage of the second battery exceeds the fourth threshold. When the voltage does not exceed the fourth threshold, the device may operate in a third charging mode that simultaneously charges the first battery and the second battery.

이 때, 상기 컨트롤러는, 상기 제3 충전 모드에서, 상기 온보드 차져의 직류 변환부 1차측 스위치의 듀티비(duty ratio)인 제1 듀티비 및 제1 스위치와 제2 스위치 사이의 듀티비(duty ratio)인 제2 듀티비를 제어하여 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리를 동시에 충전할 수 있다.At this time, in the third charging mode, the controller sets a first duty ratio, which is the duty ratio of the primary switch of the direct current converter of the onboard charger, and a duty ratio between the first switch and the second switch. The first battery and the second battery can be charged simultaneously by controlling the second duty ratio (ratio).

이 때, 상기 컨트롤러는, 상기 제2 배터리 전압이 상기 제4 임계값을 초과하는 경우, 상기 제2 배터리 전압이 상기 제1 임계값을 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 제2 배터리 전압과 상기 제1 임계값의 비교 결과에 따라 상기 제1 충전 모드 또는 상기 제2 충전 모드로 동작할 수 있다.At this time, when the second battery voltage exceeds the fourth threshold, the controller determines whether the second battery voltage exceeds the first threshold, and determines whether the second battery voltage and the fourth threshold are exceeded. 1 Depending on the comparison result of the threshold, it may operate in the first charging mode or the second charging mode.

이 때, 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리는 서로 접지를 공유할 수 있다.At this time, the first battery and the second battery may share a ground.

이 때, 상기 제2 임계값은 상기 제1 임계값보다 크고, 상기 제4 임계값은 상기 제1 임계값보다 작을 수 있다.At this time, the second threshold may be greater than the first threshold, and the fourth threshold may be less than the first threshold.

상술한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 의해, 기존의 OBC 회로의 출력단에 스위치 또는 릴레이를 추가함으로써 48V 급의 배터리 전압을 메인 배터리로 사용하는 친환경차에서 완속 충전 동작 수행 시 LDC의 동작 없이 OBC 만으로도 메인 배터리 및 보조 배터리를 충전할 수 있다.According to various embodiments of the present invention as described above, by adding a switch or relay to the output terminal of the existing OBC circuit, OBC is activated without operation of the LDC when performing a slow charging operation in an eco-friendly vehicle using a 48V battery voltage as the main battery. You can charge the main battery and auxiliary battery with just this.

또한, LDC를 사용하지 않고도 보조 배터리를 충전할 수 있어 시스템 충전효율을 향상시키고 충전시간을 단축시킬 수 있다.Additionally, the auxiliary battery can be charged without using the LDC, improving system charging efficiency and shortening charging time.

또한, 기존의 LDC보다 높은 출력파워와 효율로 보조배터리를 충전할 수 있다.In addition, it can charge auxiliary batteries with higher output power and efficiency than existing LDC.

또한, 차량의 전비가 개선되고, 친환경차의 충전 비용을 절감할 수 있다.Additionally, the vehicle's fuel efficiency can be improved and charging costs for eco-friendly vehicles can be reduced.

본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects that can be obtained from the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.

도 1은 일반적인 차량용 배터리 충전 시스템의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 충전 시스템의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 충전 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 도 4의 차량용 배터리 충전 방법을 기반으로 시뮬레이션을 수행하기 위해 사용되는 회로도의 일예를 나타낸다.
도 6a 내지 도 6f는 도 5의 회로도를 이용하여 시뮬레이션이 수행된 결과값의 일예를 나타낸다.
도 7a 내지 도 7f는 도 5의 회로도를 이용하여 시뮬레이션이 수행된 결과값의 다른 일예를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 방법을 나타낸다.Figure 1 is a block diagram showing the structure of a typical vehicle battery charging system.
Figure 2 is a block diagram showing the structure of a vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart showing a method of charging a vehicle battery according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a flowchart showing a method of charging a vehicle battery according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows an example of a circuit diagram used to perform simulation based on the vehicle battery charging method of FIG. 4.
FIGS. 6A to 6F show examples of simulation results obtained using the circuit diagram of FIG. 5 .
FIGS. 7A to 7F show another example of simulation results obtained using the circuit diagram of FIG. 5.
Figure 8 shows a method of charging a vehicle battery according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the attached drawings. However, identical or similar components will be assigned the same reference numbers regardless of reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted. The suffixes “module” and “part” for components used in the following description are given or used interchangeably only for the ease of preparing the specification, and do not have distinct meanings or roles in themselves. Additionally, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed descriptions will be omitted. In addition, the attached drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the attached drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention are not limited. , should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

도 1은 일반적인 차량용 배터리 충전 시스템의 구조를 나타낸 블록도이다.Figure 1 is a block diagram showing the structure of a typical vehicle battery charging system.

도 1을 참조하면, 일반적인 차량용 배터리 충전 시스템은 AC 전원(110), 온보드 차져(On Board Charger, 130), 메인 배터리(150), LDC(170), 보조 배터리(190)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a typical vehicle battery charging system includes an AC power source 110, an on board charger 130, a main battery 150, an LDC 170, and an auxiliary battery 190.

AC 전원(110)은 메인 배터리(150) 또는 보조 배터리(190)를 충전하기 위하여 온보드 차져(OBC, 130)에 인가된다. 이 때, AC 전원(110)은 외부의 충전 설비에 설치된 전원일 수 있다.AC power 110 is applied to the onboard charger (OBC, 130) to charge the main battery 150 or the auxiliary battery 190. At this time, the AC power source 110 may be a power source installed in an external charging facility.

이 때, AC 전원(110)은 나라마다 다른 규격의 상용 AC 전원(110)으로 구성될 수 있다. 대표적으로 유럽의 경우 230VAC/50Hz, 북미의 경우 240VAC/60Hz, 한국의 경우 220VAC/60Hz의 규격을 갖는 상용 AC 전원(110)으로 이루어질 수 있다.At this time, the AC power source 110 may be configured as a commercial AC power source 110 with different standards depending on the country. Representatively, it may be made of a commercial AC power source 110 with a standard of 230VAC/50Hz in Europe, 240VAC/60Hz in North America, and 220VAC/60Hz in Korea.

온보드 차져(OBC, 130)는 AC 전원(110)으로부터 교류 전력을 제공받아 메인 배터리(150) 또는 보조 배터리(190)를 충전할 수 있는 직류 전력으로 변환한다.The onboard charger (OBC, 130) receives alternating current power from the AC power source 110 and converts it into direct current power that can charge the main battery 150 or the auxiliary battery 190.

온보드 차져(130)는 PFC(Power Factor Correction, 131) 및 DC/DC 컨버터(133)를 포함한다.The onboard charger 130 includes a power factor correction (PFC) 131 and a DC/DC converter 133.

이 때, 온보드 차져(130)의 전력 용량은 예를 들어, 3.7kW, 7.2kW, 11kW를 가질 수 있으며, 메인 배터리(150)의 용량이 작은 경우에는 주로 3.7kW 또는 7.2kW의 온보드 차져(130)가 사용될 수 있다.At this time, the power capacity of the onboard charger 130 may be, for example, 3.7 kW, 7.2 kW, or 11 kW, and when the capacity of the main battery 150 is small, the onboard charger 130 of 3.7 kW or 7.2 kW is mainly used. ) can be used.

PFC(131)는 AC 전원(110)으로부터 입력받은 교류 전력을 직류 전원으로 변환하고, 역률을 개선한다.The PFC 131 converts alternating current power received from the AC power source 110 into direct current power and improves the power factor.

DC/DC 컨버터(133)는 PFC(131)에 의해 변환된 직류 전원의 전압을 메인 배터리(150) 또는 보조 배터리(190)를 충전하기 위한 전압의 크기로 변환한다.The DC/DC converter 133 converts the voltage of the direct current power converted by the PFC 131 into a voltage level for charging the main battery 150 or the auxiliary battery 190.

메인 배터리(150)는 차량의 모터를 구동하기 위한 전원을 공급한다.The main battery 150 supplies power to drive the vehicle's motor.

이 때, 메인 배터리(150)는 HEV(Hybrid Electric Vehicle)의 경우 160V 내지 250V의 전압 규격을 갖는 배터리일 수 있으며, BEV(Battery Electric Vehicle)의 경우 400V 내지 800V의 전압 규격을 갖는 배터리일 수 있다. 한편, 일부 친환경차 시스템의 경우 메인 배터리(150)는 48V의 전압 규격을 갖는 배터리일 수 있으며, 메인 배터리(150)와 보조 배터리(190)의 접지가 서로 공유될 수 있다.At this time, the main battery 150 may be a battery with a voltage specification of 160V to 250V for a Hybrid Electric Vehicle (HEV), and may be a battery with a voltage specification of 400V to 800V for a Battery Electric Vehicle (BEV). . Meanwhile, in some eco-friendly vehicle systems, the main battery 150 may be a battery with a voltage standard of 48V, and the ground of the main battery 150 and the auxiliary battery 190 may be shared.

LDC(Low voltage DC-DC Converter, 170)는 메인 배터리(150)로부터의 전압을 보조 배터리(190)를 충전할 수 있는 전압으로 변환한다.The low voltage DC-DC converter (LDC) 170 converts the voltage from the main battery 150 into a voltage that can charge the auxiliary battery 190.

이 때, LDC(170)는 예를 들어, 1.5kW 내지 2kW의 전력 규격을 가질 수 있다.At this time, the LDC 170 may have a power standard of, for example, 1.5 kW to 2 kW.

보조 배터리(190)는 차량의 전장부하를 구동하기 위한 전원을 공급한다.The auxiliary battery 190 supplies power to drive the vehicle's electrical load.

이 때, 보조 배터리(190)는 12V의 전압을 가질 수 있다.At this time, the auxiliary battery 190 may have a voltage of 12V.

상기와 같은 차량용 배터리 충전 시스템에서 메인 배터리(150)의 전압이 100V 이상의 고전압인 경우에는 LDC(170)에 절연이 반드시 필요하고, 이에 따라서 메인 배터리(150)와 보조 배터리(190)의 접지는 서로 분리된다.In the vehicle battery charging system as described above, when the voltage of the main battery 150 is a high voltage of 100 V or more, insulation is required at the LDC 170, and accordingly, the grounds of the main battery 150 and the auxiliary battery 190 are connected to each other. separated.

하지만, 메인 배터리(150)가 48V의 전압을 갖는 친환경차 시스템에서는 메인 배터리(150)와 보조 배터리(190) 사이의 절연이 반드시 필요한 것은 아니기 때문에, LDC(170)는 단순한 구성의 벅 컨버터로 설계될 수 있다.However, in an eco-friendly vehicle system in which the main battery 150 has a voltage of 48V, insulation between the main battery 150 and the auxiliary battery 190 is not necessarily required, so the LDC 170 is designed as a buck converter with a simple configuration. It can be.

한편, 상기와 같은 차량용 배터리 충전 시스템에서 온보드 차져(130)는 일반적으로 메인 배터리(150)만을 충전하고, 보조 배터리(190)를 충전하기 위해서는 메인 배터리(150)의 전원을 LDC(170)를 통하여 변환하여야 한다. 온보드 차져(130)는 예를 들어, 3.7kW, 7.2kW, 11kW의 온보드 차져(130)가 사용되는 경우, 약 95%의 효율로 전압을 변환할 수 있다. 또한, LDC(170)는 예를 들어, 1.5kW 내지 2kW의 LDC(170)가 사용되는 경우, 약 90%의 효율로 전압을 변환할 수 있다. 다만, 메인 배터리(150)가 48V 전압을 갖는 친환경차 시스템가 같이 LDC(170)의 절연이 요구되지 않고 입출력 전압의 차이가 크지 않는 경우 LDC(170)는 약 95%의 효율로 전압을 변환할 수 있다. 따라서, 온보드 차져(130) 및 LDC(170)를 경유하여 보조 배터리(190)를 충전하는 경우 AC 전원(110)으로부터의 전원은 약 85% 내지 90%의 효율로 보조 배터리(190)를 충전할 수 있다.Meanwhile, in the vehicle battery charging system described above, the onboard charger 130 generally charges only the main battery 150, and in order to charge the auxiliary battery 190, the power of the main battery 150 is supplied through the LDC 170. Must be converted. For example, the onboard charger 130 can convert voltage with an efficiency of about 95% when the onboard charger 130 of 3.7kW, 7.2kW, or 11kW is used. Additionally, the LDC 170 can convert voltage with an efficiency of about 90%, for example, when the LDC 170 of 1.5 kW to 2 kW is used. However, in cases where insulation of the LDC 170 is not required and the difference between the input and output voltages is not large, such as in an eco-friendly vehicle system in which the main battery 150 has a voltage of 48V, the LDC 170 can convert the voltage with an efficiency of about 95%. there is. Therefore, when charging the auxiliary battery 190 via the onboard charger 130 and LDC 170, power from the AC power source 110 can charge the auxiliary battery 190 with an efficiency of about 85% to 90%. You can.

하지만, 별도의 LDC를 사용하지 않고 AC 전원으로부터의 전원을 온보드 차져로 변환하여 메인 배터리 또는 보조 배터리를 충전하는 경우, 약 95%의 효율로 배터리를 충전할 수 있다. 또한, 보조 배터리의 충전에 사용되는 전력 용량도 기존의 LDC 용량인 1.5kW 내지 2kW에서 OBC의 용량인 3.7kW 또는 7.2kW 급으로 높아지기 때문에 보조 배터리의 충전에 필요한 충전 시간과 전비가 개선될 수 있다.However, when charging the main battery or auxiliary battery by converting power from AC power to the onboard charger without using a separate LDC, the battery can be charged with an efficiency of about 95%. In addition, the power capacity used to charge the auxiliary battery increases from the existing LDC capacity of 1.5kW to 2kW to the OBC capacity of 3.7kW or 7.2kW, so the charging time and fuel efficiency required to charge the auxiliary battery can be improved. .

이하에서는, 별도의 LDC를 사용하지 않고 AC 전원으로부터의 전원을 온보드 차져로 변환하여 메인 배터리 또는 보조 배터리를 충전할 수 있는 배터리 충전 시스템 및 배터리 충전 방법에 관하여 설명한다.Below, a battery charging system and battery charging method that can charge the main battery or auxiliary battery by converting power from AC power to an onboard charger without using a separate LDC will be described.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 충전 시스템의 구조를 나타낸 블록도이다.Figure 2 is a block diagram showing the structure of a vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 시스템은 AC 전원(210), 온보드 차져(On Board Charger, 230), 제1 스위치(240), 제1 배터리(250), LDC(270), 제2 스위치(280), 제2 배터리(290), 컨트롤러(295)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the vehicle battery charging system according to this embodiment includes an AC power source 210, an on board charger 230, a first switch 240, a first battery 250, and an LDC 270. , and includes a second switch 280, a second battery 290, and a controller 295.

AC 전원(210)은 제1 배터리(250) 또는 제2 배터리(290)를 충전하기 위하여 온보드 차져(OBC, 230)에 인가된다. 이 때, AC 전원(210)은 외부의 충전 설비에 설치된 전원일 수 있다.AC power 210 is applied to the onboard charger (OBC, 230) to charge the first battery 250 or the second battery 290. At this time, the AC power source 210 may be a power source installed in an external charging facility.

이 때, AC 전원(210)은 나라마다 다른 규격의 상용 AC 전원(210)으로 구성될 수 있다. 대표적으로 유럽의 경우 230VAC/50Hz, 북미의 경우 240VAC/60Hz, 한국의 경우 220VAC/60Hz의 규격을 갖는 상용 AC 전원(210)으로 이루어질 수 있다.At this time, the AC power source 210 may be configured as a commercial AC power source 210 with different standards depending on the country. Representatively, it may be a commercial AC power source 210 with a standard of 230VAC/50Hz in Europe, 240VAC/60Hz in North America, and 220VAC/60Hz in Korea.

온보드 차져(OBC, 230)는 AC 전원(210)으로부터 교류 전력을 제공받아 제1 배터리(250) 또는 제2 배터리(290)를 충전할 수 있는 직류 전력으로 변환한다.The onboard charger (OBC, 230) receives alternating current power from the AC power source 210 and converts it into direct current power that can charge the first battery 250 or the second battery 290.

온보드 차져(230)는 PFC(Power Factor Correction, 231) 및 DC/DC 컨버터(233)를 포함한다.The onboard charger 230 includes a power factor correction (PFC) 231 and a DC/DC converter 233.

이 때, 온보드 차져(230)의 전력 용량은 예를 들어, 3.7kW, 7.2kW, 11kW를 가질 수 있으며, 제1 배터리(250) 및 제2 배터리(290)의 용량이 작은 경우에는 주로 3.7kW 또는 7.2kW의 온보드 차져(230)가 사용될 수 있다.At this time, the power capacity of the onboard charger 230 may be, for example, 3.7 kW, 7.2 kW, or 11 kW, and when the capacities of the first battery 250 and the second battery 290 are small, it is mainly 3.7 kW. Alternatively, a 7.2 kW onboard charger 230 may be used.

PFC(231)는 AC 전원(210)으로부터 입력받은 교류 전력을 직류 전원으로 변환하고, 역률을 개선한다.The PFC 231 converts alternating current power input from the AC power source 210 into direct current power and improves the power factor.

DC/DC 컨버터(233)는 PFC(231)에 의해 변환된 직류 전원의 전압을 제1 배터리(250) 또는 제2 배터리(290)를 충전하기 위한 전압의 크기로 변환한다.The DC/DC converter 233 converts the voltage of the direct current power converted by the PFC 231 into a voltage level for charging the first battery 250 or the second battery 290.

이 때, DC/DC 컨버터(233)는 1차측 코일과 2차측 코일을 포함하고, 상기 1차측 코일의 입력단에는 적어도 하나의 스위치가 포함될 수 있다.At this time, the DC/DC converter 233 includes a primary coil and a secondary coil, and at least one switch may be included at the input terminal of the primary coil.

이 ‹š, DC/DC 컨버터(233)의 1차측 코일의 입력 신호는 상기 적어도 하나의 스위치를 온(ON)/오프(OFF)에 의해 제어될 수 있다.In this case, the input signal of the primary coil of the DC/DC converter 233 can be controlled by turning on/off the at least one switch.

이 때, DC/DC 컨버터(233)는 상기 1차측 코일과 2차측 코일의 권선비 및 상기 1차측 코일의 입력단에 포함된 적어도 하나의 스위치의 듀티비(duty ratio)를 조절함으로써 제1 배터리(250) 또는 제2 배터리(290)를 다양한 조건으로 동시에 충전할 수 있다.At this time, the DC/DC converter 233 controls the first battery 250 by adjusting the turns ratio of the primary coil and the secondary coil and the duty ratio of at least one switch included in the input terminal of the primary coil. ) Alternatively, the second battery 290 can be charged simultaneously under various conditions.

예를 들어, DC/DC 컨버터(233)는 일정 시간 동안 제1 배터리(250)를 충전하기 위한 전압을 출력하고, 일정 시간 동안 제2 배터리(290)를 충전하기 위한 전압을 출력하는 동작을 주기적으로 반복할 수 있다.For example, the DC/DC converter 233 periodically outputs a voltage for charging the first battery 250 for a certain time and outputs a voltage for charging the second battery 290 for a certain time. It can be repeated.

제1 스위치(240)는 온보드 차져(230)로부터 제1 배터리(250)를 충전하기 위한 전원 공급의 경로를 연결 또는 차단한다.The first switch 240 connects or blocks a power supply path for charging the first battery 250 from the onboard charger 230.

제1 배터리(250)는 AC 전원(210)로부터 공급되어 온보드 차져(230)에 의해 변환된 전원에 의해 충전되며, 차량의 모터를 구동하기 위한 전원을 공급한다.The first battery 250 is supplied from the AC power source 210 and charged by power converted by the onboard charger 230, and supplies power to drive the motor of the vehicle.

이 때, 제1 배터리(250)는 48V의 전압 규격을 갖는 배터리일 수 있다.At this time, the first battery 250 may be a battery with a voltage standard of 48V.

LDC(Low voltage DC-DC Converter, 270)는 제1 배터리(250)로부터의 전압을 제2 배터리(290)를 충전할 수 있는 전압으로 변환한다.The low voltage DC-DC converter (LDC) 270 converts the voltage from the first battery 250 into a voltage that can charge the second battery 290.

이 때, LDC(270)는 차량이 AC 전원(210)으로부터 전원을 입력받는 경우에는 동작이 중단되고, 차량이 주행중에 제1 배터리(250)로부터 제2 배터리(290) 충전이 필요한 경우에만 동작을 재개하도록 설정될 수 있다.At this time, the LDC 270 stops operating when the vehicle receives power from the AC power source 210, and operates only when the second battery 290 needs to be charged from the first battery 250 while the vehicle is driving. can be set to resume.

이 때, LDC(270)는 예를 들어, 1.5kW 내지 2kW의 전력 규격을 가질 수 있다.At this time, the LDC 270 may have a power standard of, for example, 1.5 kW to 2 kW.

제2 스위치(280)는 온보드 차져(230)로부터 제2 배터리(290)를 충전하기 위한 전원 공급의 경로를 연결 또는 차단한다.The second switch 280 connects or blocks a power supply path for charging the second battery 290 from the onboard charger 230.

제2 배터리(290)는 차량의 전장부하를 구동하기 위한 전원을 공급한다.The second battery 290 supplies power to drive the vehicle's electrical load.

이 때, 제2 배터리(290)는 12V의 전압 규격을 갖는 배터리일 수 있다.At this time, the second battery 290 may be a battery with a voltage standard of 12V.

이 때, 제1 배터리(250)와 제2 배터리(290)는 서로 접지를 공유할 수 있다.At this time, the first battery 250 and the second battery 290 may share a ground.

한편, 제1 전압 센서(251) 및 제2 전압 센서(291)는 각각 제1 배터리(250) 및 제2 배터리(290)의 전압을 측정한다.Meanwhile, the first voltage sensor 251 and the second voltage sensor 291 measure the voltages of the first battery 250 and the second battery 290, respectively.

컨트롤러(295)는 제1 스위치(240) 및 제2 스위치(280)의 온(ON)/오프(OFF)를 제어함으로써, 제1 배터리(250) 및 제2 배터리(290)의 충전을 제어한다.The controller 295 controls charging of the first battery 250 and the second battery 290 by controlling the ON/OFF of the first switch 240 and the second switch 280. .

종래의 차량용 배터리 충전 시스템에서는 제2 배터리(290)를 충전하기 위해서는 AC 전원(210)으로부터의 전원이 온보드 차져(230), 제1 배터리(250), LDC(270)를 경유하여 제2 배터리(290)를 충전하였지만, 본 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 시스템에서는 AC 전원(210)으로부터의 전원은 LDC(270)를 거치지 않고 온보드 차져(230) 및 제2 스위치(280)를 경유하여 제2 배터리(290)를 충전할 수 있다.In a conventional vehicle battery charging system, in order to charge the second battery 290, power from the AC power source 210 passes through the onboard charger 230, the first battery 250, and the LDC 270 to the second battery (290). 290) was charged, but in the vehicle battery charging system according to this embodiment, power from the AC power source 210 does not pass through the LDC 270 but passes through the onboard charger 230 and the second switch 280 to the second battery. (290) can be charged.

따라서, 종래의 차량용 배터리 충전 시스템에서는 AC 전원(210)으로부터 제2 배터리(290)를 충전하기까지 온보드 차져(230) 및 LDC(270)의 전력 손실이 발생하였다. 하지만, 본 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 시스템에 따르면, AC 전원(210)으로부터 제2 배터리(290)를 충전하기까지 온보드 차져(230)의 전력 손실만이 발생하기 때문에 시스템 충전 효율이 증가한다. Accordingly, in the conventional vehicle battery charging system, power loss occurred in the onboard charger 230 and the LDC 270 until the second battery 290 was charged from the AC power source 210. However, according to the vehicle battery charging system according to this embodiment, only power loss in the onboard charger 230 occurs until the second battery 290 is charged from the AC power source 210, thereby increasing system charging efficiency.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 배터리 충전 시스템의 배터리 충전 방법을 나타낸 흐름도이다. 본 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 동작들은 컨트롤러(295)에 의해 수행될 수 있다.Figure 3 is a flowchart showing a battery charging method of a vehicle battery charging system according to an embodiment of the present invention. Operations of the battery charging method according to this embodiment may be performed by the controller 295.

이 때, 컨트롤러(295)는 AC 전원(210)으로부터의 전원이 온보드 차져(230)에 입력되는지 여부를 모니터링하고, AC 전원(210)으로부터 전원이 온보드 차져(230)에 입력되는 경우에 LDC(270)가 동작을 중단하도록 제어할 수 있다.At this time, the controller 295 monitors whether power from the AC power source 210 is input to the onboard charger 230, and when power from the AC power source 210 is input to the onboard charger 230, LDC ( 270) can be controlled to stop operation.

한편, 컨트롤러(295)는 제2 배터리(290)의 전압이 제1 임계값을 초과하는지 여부를 판단하고(S330), 제2 배터리(290)의 전압이 제1 임계값을 초과하지 않는 경우 제1 스위치를 오프(OFF)시키고 제2 스위치를 온(ON)시킨다(S340). Meanwhile, the controller 295 determines whether the voltage of the second battery 290 exceeds the first threshold (S330), and if the voltage of the second battery 290 does not exceed the first threshold, the controller 295 determines whether the voltage of the second battery 290 exceeds the first threshold. Turn off the first switch and turn on the second switch (S340).

이 때, 상기 제1 임계값은 시스템 구성에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 예를 들어, 상기 제1 임계값은 11V로 설정될 수 있다.At this time, the first threshold may be set in various ways depending on the system configuration. For example, the first threshold may be set to 11V.

이 때, 단계 S330 및 S340은 제2 배터리(290)의 SOC(State Of Charge)가 충분한지 여부를 판단하여 제2 배터리(290)의 SOC가 충분하지 않은 경우 온보드 차져(230)에 의해 제1 배터리(250)의 충전을 차단하고, 제2 배터리(290)를 충전하도록 하기 위함에 있다.At this time, steps S330 and S340 determine whether the SOC (State of Charge) of the second battery 290 is sufficient, and if the SOC of the second battery 290 is not sufficient, the first charge is charged by the onboard charger 230. This is to block charging of the battery 250 and charge the second battery 290.

컨트롤러(295)는, 단계 S340이 수행되고 난 뒤, 제2 배터리(290)의 전압이 제2 임계값을 초과하는지 여부를 판단하여(S350), 제2 배터리(290)의 전압이 제2 임계값을 초과하는 경우 제1 스위치를 온(ON) 시키고 제2 스위치를 오프(OFF) 시킨다(S360).After step S340 is performed, the controller 295 determines whether the voltage of the second battery 290 exceeds the second threshold (S350), and determines whether the voltage of the second battery 290 exceeds the second threshold. If the value is exceeded, the first switch is turned on and the second switch is turned off (S360).

이 때, 상기 제2 임계값은 제1 임계값보다 큰 값일 수 있다.At this time, the second threshold may be greater than the first threshold.

이 때, 상기 제2 임계값은 시스템 구성에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 예를 들어, 상기 제2 임계값은 15V로 설정될 수 있다.At this time, the second threshold may be set in various ways depending on the system configuration. For example, the second threshold may be set to 15V.

한편, 단계 S350의 판단 결과, 제2 배터리(290)의 전압이 제2 임계값을 초과하지 않는 경우 컨트롤러(295)는 제2 배터리(290)의 전압이 제2 임계값을 초과할때까지 제2 배터리(290)의 충전을 계속해서 수행하도록 제어할 수 있다.Meanwhile, as a result of the determination in step S350, if the voltage of the second battery 290 does not exceed the second threshold, the controller 295 controls the voltage of the second battery 290 until the voltage exceeds the second threshold. 2 Charging of the battery 290 can be controlled to continue.

한편, 단계 S330의 판단 결과, 제2 배터리(290)의 전압이 제1 임계값을 초과하는 경우, 컨트롤러(295)는 제1 스위치를 온(ON) 시키고 제2 스위치를 오프(OFF)시킨다(S360).Meanwhile, as a result of the determination in step S330, when the voltage of the second battery 290 exceeds the first threshold, the controller 295 turns on the first switch and turns off the second switch (OFF) S360).

또한, 컨트롤러(295)는 제1 배터리(250)의 전압이 제3 임계값을 초과하는지 여부를 판단하여(S370), 제1 배터리(250)의 전압이 제3 임계값을 초과하는 경우 배터리 충전을 종료한다.Additionally, the controller 295 determines whether the voltage of the first battery 250 exceeds the third threshold (S370), and charges the battery when the voltage of the first battery 250 exceeds the third threshold. Terminate.

이 때, 상기 제3 임계값은 제1 배터리(250)가 만충되었는지 여부를 판단하기 위한 임계 전압일 수 있으며, 예를 들어, 제3 임계값은 50V일 수 있다.At this time, the third threshold may be a threshold voltage for determining whether the first battery 250 is fully charged. For example, the third threshold may be 50V.

한편, 단계 S370의 판단 결과, 제1 배터리(250)의 전압이 제3 임계값을 초과하지 않는 경우 콘트롤러(295)는 단계 S330를 재수행하고, 단계 S330의 판단 판단 결과에 따른 후속 동작을 수행한다.Meanwhile, as a result of the determination in step S370, if the voltage of the first battery 250 does not exceed the third threshold, the controller 295 re-performs step S330 and performs a follow-up operation according to the determination result of step S330. .

한편, 상기 제1 스위치(240)를 온(ON) 시키고, 제2 스위치(280)를 오프(OFF) 시킴으로써 제1 배터리(250)를 충전시키는 동작은 제1 충전 모드로 정의되고, 제1 스위치(240)를 오프(OFF) 시키고, 제2 스위치(2800)를 온(ON) 시킴으로써 제2 배터리(250)를 충전시키는 동작은 제2 충전 모드로 정의될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따르면 제1 또는 제2 배터리의 전압과 각각의 임계값의 비교 결과에 따라 제1 및 제2 충전모드를 전환하며 제1 또는 제2 배터리를 선택적으로 충전할 수 있다.Meanwhile, the operation of charging the first battery 250 by turning on the first switch 240 and turning off the second switch 280 is defined as the first charging mode, and the operation of charging the first battery 250 is defined as the first charging mode, The operation of charging the second battery 250 by turning off 240 and turning on the second switch 2800 may be defined as a second charging mode. Therefore, according to this embodiment, the first and second charging modes can be switched and the first or second battery can be selectively charged according to a comparison result between the voltage of the first or second battery and each threshold value.

본 실시예에 따르면, AC 전원(210)으로부터 입력된 전력이 LDC(270)를 경유하지 않고 제2 배터리(290)를 충전하여, 충전 효율이 증가할 수 있다. 예를 들어, AC 전원(210)의 전력이 7.2kW로 제한되고, 제1 배터리(250)와 제2 배터리(290)의 충전 요구량이 각각 15kWh 및 2kWh라고 가정할 때, 종래 LDC(270)를 사용하여 제2 배터리(290)를 충전하는 경우에 요구되는 에너지량은 (제1 배터리(250) 에너지 요구량 / OBC(230) 충전 효율) + (제2 배터리(290) 에너지 요구량 / OBC(230) 충전 효율 / LDC(270) 충전 효율)이다.According to this embodiment, power input from the AC power source 210 charges the second battery 290 without passing through the LDC 270, thereby increasing charging efficiency. For example, assuming that the power of the AC power source 210 is limited to 7.2 kW and the charging requirements of the first battery 250 and the second battery 290 are 15 kWh and 2 kWh, respectively, the conventional LDC 270 The amount of energy required when charging the second battery 290 is (energy requirement of first battery 250 / charging efficiency of OBC (230)) + (energy requirement of second battery 290 / OBC (230) Charging efficiency / LDC (270) charging efficiency).

예를 들어, OBC(230) 및 LDC(270)의 충전 효율이 95% 라고 가정하면, 종래의 충전 시스템에서 제1 및 제2 배터리(250, 290) 충전에 요구되는 에너지량은 (15 / 95% + 2 / 95% / 95%) = 15.79 + 2.22 = 18.01kWh 이다.For example, assuming that the charging efficiency of the OBC (230) and the LDC (270) is 95%, the amount of energy required to charge the first and second batteries (250, 290) in the conventional charging system is (15 / 95) % + 2 / 95% / 95%) = 15.79 + 2.22 = 18.01kWh.

한편, 본 실시예에서 제1 및 제2 배터리(250, 290) 충전에 요구되는 에너지량은 (제1 배터리(250) 에너지 요구량 + 제2 배터리(290) 에너지 요구량 ) / OBC(230) 충전 효율 = (15 + 2) / 95% = 17.89kWh 이다.Meanwhile, in this embodiment, the amount of energy required to charge the first and second batteries 250 and 290 is (energy requirement of the first battery 250 + energy requirement of the second battery 290) / OBC (230) charging efficiency = (15 + 2) / 95% = 17.89kWh.

즉, 종래의 충전 시스템에서 충전 효율과 충전에 소요되는 시간은 각각 93.77% 및 2.52h 인 반면에, 본 실시예에서의 충전 효율과 충전에 소요되는 시간은 각각 95% 및 2.49h이다.That is, while the charging efficiency and charging time in the conventional charging system are 93.77% and 2.52h, respectively, the charging efficiency and charging time in this embodiment are 95% and 2.49h, respectively.

따라서, 본 실시예에 따르면 종래의 배터리 충전 시스템에 비해 배터리 충전 효율이 향상될 뿐만 아니라 충전 시간이 단축될 수 있다.Therefore, according to this embodiment, not only can battery charging efficiency be improved but charging time can be shortened compared to a conventional battery charging system.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 방법을 나타낸 흐름도이다. 본 실시예에 따른 배터리 충전 방법의 동작들은 컨트롤러(295)에 의해 수행될 수 있다.Figure 4 is a flowchart showing a method of charging a vehicle battery according to another embodiment of the present invention. Operations of the battery charging method according to this embodiment may be performed by the controller 295.

도 4를 참조하면, 차량용 배터리 충전 시스템은 AC 전원(210)이 온보드 차져(230)로 입력되었는지 여부를 모니터링하고(S410), AC 전원(210)이 입력된 경우 LDC(270)의 동작을 중단한다(S420).Referring to FIG. 4, the vehicle battery charging system monitors whether the AC power 210 is input to the onboard charger 230 (S410), and stops the operation of the LDC 270 when the AC power 210 is input. Do it (S420).

한편, 컨트롤러(295)는 DC/DC 컨버터(233)의 1차측 코일의 입력단에 연결된 적어도 하나의 스위치의 듀티비(duty ratio)인 제1 듀티비 및 상기 제1 스위치(240)와 상기 제2 스위치(280) 사이의 듀티비인 제2 듀티비를 제어함으로써 제1 배터리(250) 및 제2 배터리(290)를 동시에 충전한다(S430).Meanwhile, the controller 295 has a first duty ratio, which is the duty ratio of at least one switch connected to the input terminal of the primary coil of the DC/DC converter 233, and the first switch 240 and the second The first battery 250 and the second battery 290 are simultaneously charged by controlling the second duty ratio, which is the duty ratio between the switches 280 (S430).

이 때, 상기 제1 스위치(240)와 제2 스위치(280)는 서로 교차적으로 온(ON)/오프(OFF)될 수 있으며, 따라서, 상기 제1 스위치(240)의 듀티비와 상기 제2 스위치(280)의 듀티비의 합은 1일 수 있다.At this time, the first switch 240 and the second switch 280 may be alternately turned on/off, and therefore, the duty ratio of the first switch 240 and the second switch 280 may be alternately turned on/off. The sum of the duty ratios of the two switches 280 may be 1.

본 실시예에 따르면, AC 전원(210)으로부터 입력된 전력이 LDC(270)를 경유하지 않고 제2 배터리(290)를 충전하여, 충전 효율이 증가할 수 있다. 예를 들어, AC 전원(210)의 전력이 7.2kW로 제한되고, 제1 배터리(250)와 제2 배터리(290)의 충전 요구량이 각각 15kWh 및 2kWh라고 가정할 때, 종래 LDC(270)를 사용하여 제2 배터리(290)를 충전하는 경우에 요구되는 에너지량은 (제1 배터리(250) 에너지 요구량 / OBC(230) 충전 효율) + (제2 배터리(290) 에너지 요구량 / OBC(230) 충전 효율 / LDC(270) 충전 효율)이다.According to this embodiment, power input from the AC power source 210 charges the second battery 290 without passing through the LDC 270, thereby increasing charging efficiency. For example, assuming that the power of the AC power source 210 is limited to 7.2 kW and the charging requirements of the first battery 250 and the second battery 290 are 15 kWh and 2 kWh, respectively, the conventional LDC 270 The amount of energy required when charging the second battery 290 is (energy requirement of first battery 250 / charging efficiency of OBC (230)) + (energy requirement of second battery 290 / OBC (230) Charging efficiency / LDC (270) charging efficiency).

예를 들어, OBC(230) 및 LDC(270)의 충전 효율이 95% 라고 가정하면, 종래의 충전 시스템에서 제1 및 제2 배터리(250, 290) 충전에 요구되는 에너지량은 (15 / 95% + 2 / 95% / 95%) = 15.79 + 2.22 = 18.01kWh 이다.For example, assuming that the charging efficiency of the OBC (230) and the LDC (270) is 95%, the amount of energy required to charge the first and second batteries (250, 290) in the conventional charging system is (15 / 95) % + 2 / 95% / 95%) = 15.79 + 2.22 = 18.01kWh.

한편, 본 실시예에서 제1 및 제2 배터리(250, 290) 충전에 요구되는 에너지량은 (제1 배터리(250) 에너지 요구량 + 제2 배터리(290) 에너지 요구량 ) / OBC(230) 충전 효율 = (15 + 2) / 95% = 17.89kWh 이다.Meanwhile, in this embodiment, the amount of energy required to charge the first and second batteries 250 and 290 is (energy requirement of the first battery 250 + energy requirement of the second battery 290) / OBC (230) charging efficiency = (15 + 2) / 95% = 17.89kWh.

즉, 종래의 충전 시스템에서 충전 효율과 충전에 소요되는 시간은 각각 93.77% 및 2.52h 인 반면에, 본 실시예에서의 충전 효율과 충전에 소요되는 시간은 각각 95% 및 2.49h이다.That is, while the charging efficiency and charging time in the conventional charging system are 93.77% and 2.52h, respectively, the charging efficiency and charging time in this embodiment are 95% and 2.49h, respectively.

도 5는 본 실시예에 따른 충전 방법을 기반으로 시뮬레이션을 수행하기 위해 사용되는 회로도의 일예를 나타내고, 도 6a 내지 도 6f 및 도 7a 내지 도 7f는 도 5의 회로도를 이용하여 시뮬레이션이 수행된 결과값을 예시적으로 나타낸다.Figure 5 shows an example of a circuit diagram used to perform simulation based on the charging method according to this embodiment, and Figures 6A to 6F and Figures 7A to 7F are the results of simulation performed using the circuit diagram of Figure 5. The value is shown as an example.

도 5를 참조하면, 온보드 차져의 DC/DC 컨버터가 제1 회로(510)와 같이 구성되고, 보조 배터리측의 제3 스위치(SW3) 및 보조 배터리(Csub)가 제2 회로(530)와 같이 구성되고, 메인 배터리(Cmain)가 제3 회로(550)와 같이 구성될 수 있다.Referring to FIG. 5, the DC/DC converter of the onboard charger is configured like the first circuit 510, and the third switch (SW3) and the auxiliary battery (Csub) on the auxiliary battery side are configured like the second circuit 530. and the main battery (Cmain) may be configured like the third circuit 550.

이 때, 도 6a 내지 도 6f는 제1 회로(510)의 입력단에 400V의 전압이 인가되고, 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)의 제어에 의한 제1 회로(510)의 출력단의 듀티(duty)가 0.47이고, 제2 회로(530)의 제3 스위치(SW3)의 듀티가 0.03일 때, 측정되는 전압 및 전류값을 나타낸다. 구체적으로, 도 6a 내지 도 6c는 제1 내지 제3 스위치(SW1, SW2, SW3)에서 측정되는 전압값, 도 6d는 제1 회로(510)의 출력 전류, 도 6e는 메인 배터리(Cmain) 및 보조 배터리(Csub)에 입력되는 전류(IDmain, IDsub), 도 6f는 메인 배터리(Cmain) 및 보조 배터리(Csub)에서 측정되는 전압(Vmain, Vsub)을 나타낸다. 시뮬레이션 결과, 메인 배터리(Cmain)에는 약 49.45V의 전압과 약 123A의 전류가 입력되고, 보조 배터리(Csub)에는 약 12.65V의 전압과 약 3.75A의 전류가 입력되었다.At this time, FIGS. 6A to 6F show that a voltage of 400V is applied to the input terminal of the first circuit 510, and the duty cycle of the output terminal of the first circuit 510 is controlled by the first and second switches SW1 and SW2. When (duty) is 0.47 and the duty of the third switch (SW3) of the second circuit 530 is 0.03, it represents the measured voltage and current values. Specifically, FIGS. 6A to 6C show voltage values measured at the first to third switches SW1, SW2, and SW3, FIG. 6D shows the output current of the first circuit 510, and FIG. 6E shows the main battery Cmain and Figure 6f shows the currents (IDmain, IDsub) input to the auxiliary battery (Csub) and the voltages (Vmain, Vsub) measured in the main battery (Cmain) and the auxiliary battery (Csub). As a result of the simulation, a voltage of approximately 49.45V and a current of approximately 123A were input to the main battery (Cmain), and a voltage of approximately 12.65V and a current of approximately 3.75A were input to the auxiliary battery (Csub).

한편, 도 7a 내지 도 7f는 제1 회로(510)의 입력단에 400V의 전압이 인가되고, 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)의 제어에 의한 제1 회로(510)의 출력단의 듀티(duty)가 0.41이고, 제2 회로(530)의 제3 스위치(SW3)의 듀티가 0.19일 때, 측정되는 전압 및 전류값을 나타낸다. 구체적으로, 도 7a 내지 도 7c는 제1 내지 제3 스위치(SW1, SW2, SW3)에서 측정되는 전압값, 도 7d는 제1 회로(510)의 출력 전류, 도 7e는 메인 배터리(Cmain) 및 보조 배터리(Csub)에 입력되는 전류(Imain, Isub), 도 7f는 메인 배터리(Cmain) 및 보조 배터리(Csub)에서 측정되는 전압(Vmain, Vsub)을 나타낸다. 시뮬레이션 결과, 메인 배터리(Cmain)에는 약 49.72V의 전압과 약 116A의 전류가 입력되고, 보조 배터리(Csub)에는 약 11.67V의 전압과 약 29A의 전류가 입력되었다.Meanwhile, FIGS. 7A to 7F show a voltage of 400V applied to the input terminal of the first circuit 510, and the duty cycle of the output terminal of the first circuit 510 by control of the first and second switches SW1 and SW2. duty) is 0.41, and the duty of the third switch (SW3) of the second circuit 530 is 0.19, indicating the measured voltage and current values. Specifically, FIGS. 7A to 7C show voltage values measured at the first to third switches SW1, SW2, and SW3, FIG. 7D shows the output current of the first circuit 510, and FIG. 7E shows the main battery Cmain and FIG. 7F shows the currents (Imain, Isub) input to the auxiliary battery (Csub) and the voltages (Vmain, Vsub) measured in the main battery (Cmain) and the auxiliary battery (Csub). As a result of the simulation, a voltage of approximately 49.72V and a current of approximately 116A were input to the main battery (Cmain), and a voltage of approximately 11.67V and a current of approximately 29A were input to the auxiliary battery (Csub).

도 6a 내지 도 6f 및 도 7a 내지 도 7f를 참조하면, DC/DC 컨버터의 1차측 스위치(SW1, SW2)의 듀티 및 보조 배터리(Csub) 측의 스위치(SW3)의 듀티를 조절함으로써 메인 배터리(Cmain) 및 보조 배터리(Csub)를 동시에 충전할 수 있으며, 메인 배터리(Cmain) 및 보조 배터리(Csub)에 공급되는 전압과 전류 값을 다양한 조건으로 설정하여 충전할 수 있다.6A to 6F and 7A to 7F, the main battery (SW1, SW2) and the duty of the switch (SW3) on the auxiliary battery (Csub) side are adjusted. Cmain) and the auxiliary battery (Csub) can be charged at the same time, and the voltage and current values supplied to the main battery (Cmain) and auxiliary battery (Csub) can be set to various conditions.

한편, 도 3의 실시예에 따른 배터리 충전 방법은 도 4의 실시예에 다른 배터리 충전 방법에 비하여 스위치들의 온(ON)/오프(OFF)하는 빈도가 다 적기 때문에 전체적인 시스템 효율이 더 높은 장점이 있다. 하지만, 제2 배터리(290)의 전압이 낮은 상황에서 제2 배터리(290)의 부하가 급변하는 경우 실시간으로 OBC(230)의 출력단을 제어하는데 불리하다. 반면에, 도 4의 실시예는 실시간으로 제1 배터리(250) 및 제2 배터리(290)를 충전하기 때문에 부하 변동 대응에 더 용이하다.On the other hand, the battery charging method according to the embodiment of FIG. 3 has the advantage of higher overall system efficiency because the frequency of turning the switches on and off is lower than that of other battery charging methods according to the embodiment of FIG. 4. there is. However, if the load of the second battery 290 changes suddenly while the voltage of the second battery 290 is low, it is disadvantageous to control the output terminal of the OBC 230 in real time. On the other hand, the embodiment of FIG. 4 is easier to respond to load changes because the first battery 250 and the second battery 290 are charged in real time.

따라서, 도 3의 실시예와 도 4의 실시예를 조합하면 제2 배터리(290)의 전압이 낮아 순간적인 부하 변동에 대한 대응이 필요한 구간에서는 도 4의 실시예를 활용하고, 제2 배터리(290)의 전압이 상대적으로 높아 순간적인 부하 변동에 대한 대응이 필요하지 않은 구간에서는 제3의 실시예를 활용할 수 있다. 이하에서는, 상기 도 3의 실시예와 도 4의 실시예를 조합한 새로운 배터리 충전 방법에 관하여 설명한다.Therefore, by combining the embodiment of FIG. 3 and the embodiment of FIG. 4, the embodiment of FIG. 4 is used in a section where response to instantaneous load changes is required due to the low voltage of the second battery 290, and the second battery (290) The third embodiment can be used in sections where response to instantaneous load changes is not required because the voltage of 290) is relatively high. Below, a new battery charging method that combines the embodiment of FIG. 3 and the embodiment of FIG. 4 will be described.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 배터리 충전 방법을 나타낸다.Figure 8 shows a method of charging a vehicle battery according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 차량용 배터리 충전 시스템은 AC 전원(210)이 온보드 차져(230)로 입력되었는지 여부를 모니터링하고(S810), AC 전원(210)이 입력된 경우 LDC(270)의 동작을 중단한다(S820).Referring to FIG. 8, the vehicle battery charging system monitors whether the AC power 210 is input to the onboard charger 230 (S810), and stops the operation of the LDC 270 when the AC power 210 is input. Do it (S820).

한편, 컨트롤러(295)는 제2 배터리(290)의 전압이 제1 임계값을 초과하는지 여부를 판단하고(S830), 제2 배터리의 전압이 제1 임계값을 초과하지 않는 경우 DC/DC 컨버터(233)의 1차측 코일의 입력단에 연결된 적어도 하나의 스위치의 듀티비(duty ratio)인 제1 듀티비 및 상기 제1 스위치(240)와 상기 제2 스위치(280) 사이의 듀티비인 제2 듀티비를 제어함으로써 제1 배터리(250) 및 제2 배터리(290)를 동시에 충전한다(S840).Meanwhile, the controller 295 determines whether the voltage of the second battery 290 exceeds the first threshold (S830), and if the voltage of the second battery does not exceed the first threshold, the DC/DC converter A first duty ratio, which is the duty ratio of at least one switch connected to the input terminal of the primary coil of (233), and a second duty ratio, which is the duty ratio between the first switch 240 and the second switch 280. The first battery 250 and the second battery 290 are simultaneously charged by controlling the ratio (S840).

이 때, 상기 제1 스위치(240)와 제2 스위치(280)는 서로 교차적으로 온(ON)/오프(OFF)될 수 있으며, 따라서, 상기 제1 스위치(240)의 듀티비와 상기 제2 스위치(280)의 듀티비의 합은 1일 수 있다.At this time, the first switch 240 and the second switch 280 may be alternately turned on/off, and therefore, the duty ratio of the first switch 240 and the second switch 280 may be alternately turned on/off. The sum of the duty ratios of the two switches 280 may be 1.

이 때, 상기 제1 임계값은 시스템 구성에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 예를 들어, 상기 제1 임계값은 12.8V로 설정될 수 있다.At this time, the first threshold may be set in various ways depending on the system configuration. For example, the first threshold may be set to 12.8V.

단계 S830의 판단 결과, 제2 배터리(290)의 전압이 제1 임계값을 초과하는 경우 컨트롤러(295)는 제2 배터리(290)의 전압이 제2 임계값을 초과하는지 여부를 판단하고(S850), 제2 배터리(290)의 전압이 제1 임계값을 초과하지 않는 경우 제1 스위치를 오프(OFF)시키고 제2 스위치를 온(ON)시킨다(S860). As a result of the determination in step S830, if the voltage of the second battery 290 exceeds the first threshold, the controller 295 determines whether the voltage of the second battery 290 exceeds the second threshold (S850) ), when the voltage of the second battery 290 does not exceed the first threshold, the first switch is turned off and the second switch is turned on (S860).

이 때, 상기 제2 임계값은 제1 임계값보다 큰 값으로 설정될 수 있다.At this time, the second threshold may be set to a value greater than the first threshold.

이 때, 상기 제2 임계값은 시스템 구성에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 예를 들어, 상기 제2 임계값은 13.9V로 설정될 수 있다.At this time, the second threshold can be set in various ways depending on the system configuration. For example, the second threshold can be set to 13.9V.

이 때, 단계 S850 및 S860은 제2 배터리(290)의 SOC(State Of Charge)가 충분한지 여부를 판단하여 제2 배터리(290)의 SOC가 충분하지 않은 경우 온보드 차져(230)에 의해 제1 배터리(250)의 충전을 차단하고, 제2 배터리(290)를 충전하도록 하기 위함에 있다.At this time, steps S850 and S860 determine whether the SOC (State of Charge) of the second battery 290 is sufficient, and if the SOC of the second battery 290 is not sufficient, the first charge is charged by the onboard charger 230. This is to block charging of the battery 250 and charge the second battery 290.

컨트롤러(295)는, 단계 S860이 수행되고 난 뒤, 제2 배터리(290)의 전압이 제3 임계값을 초과하는지 여부를 판단하여(S870), 제2 배터리(290)의 전압이 제3 임계값을 초과하는 경우 제1 스위치를 온(ON) 시키고 제2 스위치를 오프(OFF) 시킨다(S880).After step S860 is performed, the controller 295 determines whether the voltage of the second battery 290 exceeds the third threshold (S870), and determines whether the voltage of the second battery 290 exceeds the third threshold. If the value is exceeded, the first switch is turned on and the second switch is turned off (S880).

이 때, 상기 제3 임계값은 제1 및 제2 임계값보다 큰 값일 수 있다.At this time, the third threshold may be greater than the first and second thresholds.

이 때, 상기 제3 임계값은 시스템 구성에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 예를 들어, 상기 제3 임계값은 15.1V로 설정될 수 있다.At this time, the third threshold can be set in various ways depending on the system configuration. For example, the third threshold can be set to 15.1V.

한편, 단계 S870의 판단 결과, 제2 배터리(290)의 전압이 제3 임계값을 초과하지 않는 경우 컨트롤러(295)는 제2 배터리(290)의 전압이 제3 임계값을 초과할때까지 제2 배터리(290)의 충전을 계속해서 수행하도록 제어할 수 있다.Meanwhile, as a result of the determination in step S870, if the voltage of the second battery 290 does not exceed the third threshold, the controller 295 operates until the voltage of the second battery 290 exceeds the third threshold. 2 Charging of the battery 290 can be controlled to continue.

한편, 단계 S850의 판단 결과, 제2 배터리(290)의 전압이 제2 임계값을 초과하는 경우, 컨트롤러(295)는 제1 스위치를 온(ON) 시키고 제2 스위치를 오프(OFF)시킨다(S880).Meanwhile, as a result of the determination in step S850, when the voltage of the second battery 290 exceeds the second threshold, the controller 295 turns on the first switch and turns off the second switch (OFF) S880).

또한, 컨트롤러(295)는 제1 배터리(250)의 전압이 제4 임계값을 초과하는지 여부를 판단하여(S890), 제1 배터리(250)의 전압이 제4 임계값을 초과하는 경우 배터리 충전을 종료한다.Additionally, the controller 295 determines whether the voltage of the first battery 250 exceeds the fourth threshold (S890), and charges the battery when the voltage of the first battery 250 exceeds the fourth threshold. Terminate.

이 때, 상기 제4 임계값은 제1 배터리(250)가 만충되었는지 여부를 판단하기 위한 임계 전압일 수 있으며, 예를 들어, 제4 임계값은 50V일 수 있다.At this time, the fourth threshold may be a threshold voltage for determining whether the first battery 250 is fully charged. For example, the fourth threshold may be 50V.

한편, 단계 S890의 판단 결과, 제1 배터리(250)의 전압이 제4 임계값을 초과하지 않는 경우 콘트롤러(295)는 단계 S850의 단계를 재수행하고, 단계 S850의 판단 결과에 따른 후속 동작을 수행한다.Meanwhile, as a result of the determination in step S890, if the voltage of the first battery 250 does not exceed the fourth threshold, the controller 295 re-performs the step S850 and performs a follow-up operation according to the determination result in step S850. do.

한편, 상기 제1 스위치(240)를 온(ON) 시키고, 제2 스위치(280)를 오프(OFF) 시킴으로써 제1 배터리(250)를 충전시키는 동작은 제1 충전 모드로 정의되고, 제1 스위치(240)를 오프(OFF) 시키고, 제2 스위치(280)를 온(ON) 시킴으로써 제2 배터리(250)를 충전시키는 동작은 제2 충전 모드로 정의될 수 있다. 한편, 상기 제1 스위치(240) 또는 제2 스위치(280)의 듀티값을 조절하여 제1 배터리(250) 및 제2 배터리(290)를 동시에 충전하는 동작은 제3 충전 모드로 정의될 수 있다.Meanwhile, the operation of charging the first battery 250 by turning on the first switch 240 and turning off the second switch 280 is defined as the first charging mode, and the operation of charging the first battery 250 is defined as the first charging mode, The operation of charging the second battery 250 by turning off the switch 240 and turning on the second switch 280 may be defined as a second charging mode. Meanwhile, the operation of simultaneously charging the first battery 250 and the second battery 290 by adjusting the duty value of the first switch 240 or the second switch 280 may be defined as a third charging mode. .

따라서, 본 실시예에 따르면, 충전 초기에는 제1 배터리(250)와 제2 배터리(290)를 동시에 충전하는 제3 충전 모드가 수행되다가, 제2 배터리의 전압이 일정 수준 이상 충전된 이후에는 제1 또는 제2 배터리의 전압과 각각의 임계값의 비교 결과에 따라 제1 또는 제2 배터리를 선택적으로 충전하는 제1 또는 제2 충전모드로 동작할 수 있다.Therefore, according to this embodiment, at the beginning of charging, a third charging mode is performed to simultaneously charge the first battery 250 and the second battery 290, and after the voltage of the second battery is charged above a certain level, the third charging mode is performed. It may operate in a first or second charging mode that selectively charges the first or second battery according to a comparison result between the voltage of the first or second battery and each threshold value.

지금까지 설명한 본 발명의 실시예들에 의하면, 기존의 OBC 회로의 출력단에 스위치 또는 릴레이를 추가함으로써 48V 급의 배터리 전압을 메인 배터리로 사용하는 친환경차에서 완속 충전 동작 수행 시 LDC의 동작 없이 OBC 만으로도 메인 배터리 및 보조 배터리를 충전할 수 있다.According to the embodiments of the present invention described so far, by adding a switch or relay to the output terminal of the existing OBC circuit, when performing a slow charging operation in an eco-friendly car using a 48V battery voltage as the main battery, OBC alone can be used without operating the LDC. You can charge the main battery and auxiliary battery.

또한, LDC를 사용하지 않고도 보조 배터리를 충전할 수 있어 시스템 충전효율을 향상시키고 충전시간을 단축시킬 수 있다.Additionally, the auxiliary battery can be charged without using the LDC, improving system charging efficiency and shortening charging time.

또한, 기존의 LDC보다 높은 출력파워와 효율로 보조배터리를 충전할 수 있다.In addition, it can charge auxiliary batteries with higher output power and efficiency than existing LDC.

또한, 차량의 전비가 개선되고, 친환경차의 충전 비용을 절감할 수 있다.Additionally, the vehicle's fuel efficiency can be improved and charging costs for eco-friendly vehicles can be reduced.

Claims (20)

외부로부터의 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 온보드 차져, 제1 배터리 및 상기 제1 배터리보다 정격 전압이 낮은 제2 배터리를 포함하는 배터리 충전 시스템의 배터리 충전 방법에 있어서,
상기 제2 배터리의 전압이 상기 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 온보드 차져와 상기 제1 배터리 사이의 제1 스위치를 온(ON)시키고 상기 온보드 차져와 상기 제2 배터리 사이의 제2 스위치를 오프(OFF)시키는 제1 충전 모드로 동작하는 단계; 및
상기 제2 배터리의 전압이 상기 제1 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 제1 스위치를 오프(OFF)시키고 상기 제2 스위치를 온(ON)시키는 제2 충전 모드로 동작하는 단계
를 포함하는 배터리 충전 방법.In the battery charging method of a battery charging system including an onboard charger that converts an external AC voltage to DC voltage, a first battery, and a second battery with a lower rated voltage than the first battery,
When the voltage of the second battery exceeds the first threshold, turn on the first switch between the onboard charger and the first battery and turn on the second switch between the onboard charger and the second battery. Operating in a first charging mode that turns off; and
When the voltage of the second battery does not exceed the first threshold, operating in a second charging mode of turning off the first switch and turning on the second switch.
A battery charging method comprising: 제1항에 있어서, 상기 제2 충전 모드로 동작하는 단계는,
상기 제2 배터리의 전압이 제2 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 제2 배터리의 전압이 상기 제2 임계값을 초과하는 경우, 상기 제2 충전 모드에서 상기 제1 충전 모드로 전환하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.The method of claim 1, wherein operating in the second charging mode comprises:
determining whether the voltage of the second battery exceeds a second threshold; and
switching from the second charging mode to the first charging mode when the voltage of the second battery exceeds the second threshold.
A battery charging method further comprising: 제2항에 있어서, 상기 제2 충전 모드로 동작하는 단계는,
상기 제2 배터리의 전압이 상기 제2 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 제2 충전 모드를 유지하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.The method of claim 2, wherein operating in the second charging mode comprises:
maintaining the second charging mode when the voltage of the second battery does not exceed the second threshold.
A battery charging method further comprising: 제1항에 있어서, 상기 제1 충전 모드로 동작하는 단계는,
상기 제1 배터리의 전압이 제3 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 제1 배터리의 전압이 상기 제3 임계값을 초과하는 경우, 충전을 종료하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.The method of claim 1, wherein operating in the first charging mode comprises:
determining whether the voltage of the first battery exceeds a third threshold; and
If the voltage of the first battery exceeds the third threshold, terminating charging
A battery charging method further comprising: 제4항에 있어서, 상기 제1 충전 모드로 동작하는 단계는,
상기 제1 배터리의 전압이 상기 제3 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제1 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 제2 배터리의 전압과 상기 제1 임계값의 비교 결과에 따라 상기 제1 충전 모드로 전환하거나 상기 제2 충전 모드를 유지하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.The method of claim 4, wherein operating in the first charging mode comprises:
If the voltage of the first battery does not exceed the third threshold, determining whether the voltage of the second battery exceeds the first threshold; and
Switching to the first charging mode or maintaining the second charging mode according to a result of comparing the voltage of the second battery and the first threshold.
A battery charging method further comprising: 제1항에 있어서, 상기 배터리 충전 방법은,
상기 제2 배터리의 전압이 제1 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계 이전에,
상기 제2 배터리 전압이 제4 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 제2 배터리 전압이 상기 제4 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리를 동시에 충전하는 제3 충전 모드로 동작하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.The method of claim 1, wherein the battery charging method includes:
Before determining whether the voltage of the second battery exceeds the first threshold,
determining whether the second battery voltage exceeds a fourth threshold; and
When the second battery voltage does not exceed the fourth threshold, operating in a third charging mode to simultaneously charge the first battery and the second battery.
A battery charging method further comprising: 제6항에 있어서, 상기 제3 충전 모드는,
상기 온보드 차져의 직류 변환부 1차측 스위치의 듀티비(duty ratio)인 제1 듀티비 및 제1 스위치와 제2 스위치 사이의 듀티비(duty ratio)인 제2 듀티비를 제어하여 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리를 동시에 충전하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.The method of claim 6, wherein the third charging mode is:
By controlling the first duty ratio, which is the duty ratio of the primary switch of the direct current converter of the onboard charger, and the second duty ratio, which is the duty ratio between the first switch and the second switch, the first battery and simultaneously charging the second battery. 제7항에 있어서, 상기 배터리 충전 방법은,
상기 제2 배터리 전압이 상기 제4 임계값을 초과하는 경우, 상기 제2 배터리 전압이 상기 제1 임계값을 초과하는지 여부를 판단하는 단계를 수행하고, 상기 제2 배터리 전압과 상기 제1 임계값의 비교 결과에 따라 상기 제1 충전 모드 또는 상기 제2 충전 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.The method of claim 7, wherein the battery charging method includes:
When the second battery voltage exceeds the fourth threshold, determining whether the second battery voltage exceeds the first threshold, and determining whether the second battery voltage and the first threshold A battery charging method characterized in that it operates in the first charging mode or the second charging mode according to the comparison result. 제1항에 있어서, 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리는 서로 접지를 공유하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.The battery charging method of claim 1, wherein the first battery and the second battery share a ground. 제6항에 있어서, 상기 제2 임계값은 상기 제1 임계값보다 크고, 상기 제4 임계값은 상기 제1 임계값보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.The method of claim 6, wherein the second threshold is greater than the first threshold, and the fourth threshold is less than the first threshold. 외부로부터의 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 온보드 차져;
제1 배터리;
상기 제1 배터리보다 정격 전압이 낮은 제2 배터리;
상기 온보드 차져와 상기 제1 배터리 사이의 제1 스위치;
상기 온보드 차져와 상기 제2 배터리 사이의 제2 스위치; 및
상기 제2 배터리의 전압이 상기 제1 임계값을 초과하는 경우, 상기 제1 스위치를 온(ON)시키고 상기 제2 스위치를 오프(OFF)시키는 제1 충전 모드로 동작하고, 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제1 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 제1 스위치를 오프(OFF)시키고 상기 제2 스위치를 온(ON)시키는 제2 충전 모드로 동작하는 컨트롤러
를 포함하는 배터리 충전 시스템.Onboard charger that converts external AC voltage to DC voltage;
first battery;
a second battery having a lower rated voltage than the first battery;
a first switch between the onboard charger and the first battery;
a second switch between the onboard charger and the second battery; and
When the voltage of the second battery exceeds the first threshold, it operates in a first charging mode in which the first switch is turned on and the second switch is turned off, and the second battery is operated in a first charging mode. When the voltage does not exceed the first threshold, the controller operates in a second charging mode to turn off the first switch and turn on the second switch.
A battery charging system comprising: 제11항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제2 충전 모드에서,
상기 제2 배터리의 전압이 제2 임계값을 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제2 임계값을 초과하는 경우, 상기 제1 충전 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.The method of claim 11, wherein the controller is configured to operate in the second charging mode,
Battery charging, characterized in that determining whether the voltage of the second battery exceeds the second threshold, and switching to the first charging mode if the voltage of the second battery exceeds the second threshold. system. 제12항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제2 충전 모드에서,
상기 제2 배터리의 전압이 상기 제2 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 제2 충전 모드를 유지하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 방법.The method of claim 12, wherein the controller is configured to operate in the second charging mode,
A battery charging method, characterized in that maintaining the second charging mode when the voltage of the second battery does not exceed the second threshold. 제10항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제1 충전 모드에서,
상기 제1 배터리의 전압이 제3 임계값을 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 제1 배터리의 전압이 상기 제3 임계값을 초과하는 경우, 충전을 종료하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.The method of claim 10, wherein the controller is configured to operate in the first charging mode,
A battery charging system characterized in that it determines whether the voltage of the first battery exceeds a third threshold, and terminates charging when the voltage of the first battery exceeds the third threshold. 제14항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 제1 충전 모드에서,
상기 제1 배터리의 전압이 상기 제3 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 제2 배터리의 전압이 상기 제1 임계값을 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 제2 배터리의 전압과 상기 제1 임계값의 비교 결과에 따라 상기 제1 충전 모드로 전환하거나 상기 제2 충전 모드를 유지하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.The method of claim 14, wherein the controller is configured to operate in the first charging mode,
When the voltage of the first battery does not exceed the third threshold, it is determined whether the voltage of the second battery exceeds the first threshold, and the voltage of the second battery and the first threshold are determined. A battery charging system, characterized in that switching to the first charging mode or maintaining the second charging mode according to the comparison result. 제10항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 제2 배터리의 전압이 제1 임계값을 초과하는지 여부를 판단하기 이전에,
상기 제2 배터리 전압이 제4 임계값을 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 제2 배터리 전압이 상기 제4 임계값을 초과하지 않는 경우, 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리를 동시에 충전하는 제3 충전 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.The method of claim 10, wherein the controller:
Before determining whether the voltage of the second battery exceeds the first threshold,
A third device for determining whether the second battery voltage exceeds the fourth threshold and, if the second battery voltage does not exceed the fourth threshold, simultaneously charging the first battery and the second battery. A battery charging system characterized in that it operates in charging mode. 제16항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 제3 충전 모드에서,
상기 온보드 차져의 직류 변환부 1차측 스위치의 듀티비(duty ratio)인 제1 듀티비 및 제1 스위치와 제2 스위치 사이의 듀티비(duty ratio)인 제2 듀티비를 제어하여 상기 제1 배터리 및 상기 제2 배터리를 동시에 충전하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.The method of claim 16, wherein the controller, in the third charging mode,
By controlling the first duty ratio, which is the duty ratio of the primary switch of the direct current converter of the onboard charger, and the second duty ratio, which is the duty ratio between the first switch and the second switch, the first battery and simultaneously charging the second battery. 제16항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
상기 제2 배터리 전압이 상기 제4 임계값을 초과하는 경우, 상기 제2 배터리 전압이 상기 제1 임계값을 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 제2 배터리 전압과 상기 제1 임계값의 비교 결과에 따라 상기 제1 충전 모드 또는 상기 제2 충전 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.The method of claim 16, wherein the controller:
When the second battery voltage exceeds the fourth threshold, it is determined whether the second battery voltage exceeds the first threshold, and the result of comparing the second battery voltage and the first threshold is A battery charging system, characterized in that it operates in the first charging mode or the second charging mode. 제11항에 있어서, 상기 제1 배터리와 상기 제2 배터리는 서로 접지를 공유하는 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.The battery charging system of claim 11, wherein the first battery and the second battery share a ground. 제16항에 있어서, 상기 제2 임계값은 상기 제1 임계값보다 크고, 상기 제4 임계값은 상기 제1 임계값보다 작은 것을 특징으로 하는 배터리 충전 시스템.The battery charging system of claim 16, wherein the second threshold is greater than the first threshold and the fourth threshold is less than the first threshold.
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